第十六章 氮族元素1
氮族元素知识点总结
氮族元素知识点总结一、氮族元素的性质1. 氮（N）氮是氮族元素中最常见的元素，占据地壳中78%的成分。
氮气是一种无色、无味、无臭的气体，化学性质相对稳定。
在常温下，氮气是不活泼的。
但是，当氮气与氢气或氧气等其他元素发生反应时，就会变得非常活泼。
2. 磷（P）磷是一种具有五种同素异形体的元素，分别是白磷、红磷、黑磷、紫磷和蓝磷。
其中，白磷是最常见的形态，具有毒性并且在空气中易燃。
磷在自然界中主要以磷酸盐的形式存在，例如磷灰石和磷灰石。
磷在工业生产中主要用于制造化肥、杀虫剂、药物和清洁剂。
3. 砷（As）砷是一种具有金属和非金属特性的元素，化学性质较活泼。
砷的化合物在环境和生物体中具有毒性。
然而，砷化合物在医药和半导体工业中具有一定的应用价值。
4. 锑（Sb）锑是一种银白色的金属元素，具有良好的导电性和导热性。
锑主要用于制造半导体材料、合金和防火材料。
5. 铋（Bi）铋是一种银白色的金属元素，具有较低的熔点和高的电阻率。
铋主要用于制造合金、化妆品和医药。
二、氮族元素的应用1. 化肥氮族元素主要用于制造化肥，如尿素、磷酸二铵和钾肥等。
这些化肥在农业生产中起着至关重要的作用，能够促进植物生长，增加作物产量。
2. 基础材料氮族元素还用于制备一些重要的基础材料，如硫化磷、磷酸盐、氟硼酸盐等，这些材料在工业生产中具有广泛的应用价值。
3. 医药氮族元素在制药工业中也有重要的应用，例如磷酸二氢钾、砷酸钠、氯化铋等化合物都是一些重要的药物原料。
4. 电子材料磷化镓、砷化镓、硒化锗等化合物是一些重要的半导体材料，用于制造太阳能电池、激光器和传感器等电子产品。
5. 生活用品氮族元素在生活用品中也发挥着重要作用，例如在防火材料、合金材料、玻璃染料等方面都有应用。
三、氮族元素在环境和生物中的作用1. 生物体中的氮族元素氮族元素在生物体内起着至关重要的作用，如氨基酸、核酸、蛋白质和维生素都离不开氮族元素。
磷还是DNA和RNA的主要组成部分，铋在人类体内也具有一定的生理功能。
第十六章氮族元素课后习题参考答案
第十六章氮族元素课后习题参考答案1解：（1）由于N的原子半径太小，其平均负电密度（电子云带负电）大，则N与N原子之间斥力增大使得N-N键键长增长，键能减小而小于P-P键。
形成三键时，因N原子半径小，则两个N原子的P轨道肩并肩重叠比磷原子的更有效，所以N≡N三键键能高于P≡P三键。
（2）由于N原子半径小，且最外层只有四条价轨道，最多只能形成四个共价键，所以无五卤化物存在。
（3）根据分子轨道理论，NO分子最后一个电子填充在反键的π*2py轨道上，其轨道能量相对较高，比较容易失去电子，第一电离能小。
而N原子的结构为1s22s22p3，属于半满状态，失去电子会较困难，所以第一电离能就较高。
2解：(1)把混合气体通过装有P2O5的干燥器（或浓H2SO4），则NH3会被吸收而得到纯氮气；而把混合气体通过装有CaO(或KOH)的干燥器，(但不能使用CaCl2)则可除去水气而得到干燥的氨气。
(2)为除去NO中微量的NO2，可把该气体通过水（或者碱液），则NO2被吸收，然后再通过浓H2SO4，则可获得干燥的NO气体；为除去N2O中少量的NO，可把该气体通过FeSO4溶液，则NO可被吸收除去。
3解：由反应：NH3 + H2O == NH4+ + OH-说明NH3与H+结合的能力强于H2O。
对于反应：HAc + H2O == H3O+ + Ac-（2）HAc + NH3 == NH4+ + Ac-（3）因NH3与H+结合的能力强，所以反应3更易向右进行，使得HAc完全解离成为强酸。
而H2O结合H+的能力弱，所以HAc在水中只部分解离成为弱酸。
4解：碱性大小排序为: NH3 > N2H4 > NH2OH > HN3它们均为路易斯碱，则孤对电子越容易被提供出去，碱性就越强。
二这主要由两个方面产生影响。
一是配位原子的负电性越高，则越易提供孤对电子，另一个是空间位阻因素。
如果孤对电子周围空间阻碍越大，则越难提供电子。
氮族元素PPT课件全文
（3） 叠氮酸 HN3
无色液体或气体
12
3
∶N－N＝N∶
1 sp2 杂化 2 sp杂化 π34
H
N2H4+HNO2=HN3+2H2O
NaOH Zn
撞击
NaN3 Zn(N3)2+H2↑
N2↑ +H2↑
AgN3、Cu(N3) 2 、Pb(N3)2 、Hg(N3) 2作为雷管引爆剂 NaN3、KNO3、SiO2为主要成分用于汽车安全气囊
熔点63K，沸点75K，1mL水仅溶0.023mL，标况下密度为1.25g/L
（2）N2分子中1个σ键和2个π键，无未成对电子，反磁性 （3） N2 不活泼，具有特殊的稳定性，常温下不与任何元
素化合，升高温度可促进反应活性
（4）与锂、钙、镁等活泼金属可生成离子型化合物 室温下仅有 6Li + N2 → 2Li3N
2024/8/19
NH2OH 白色固体
N2H4 无色液体
14
联氨 （NH2-NH2，肼）性质
无色发烟液体，熔点275K，沸点386.5K，极性溶剂，与水 互溶，可溶解多种盐，溶液导电性好
热稳定性差（N-N键能小），250 ℃分解为NH3、N2和H2 二元弱碱（碱性小于NH3）
N2H4 + H2O N2H5+ + OH- K1= 1.7×10-6 N2H5+ + H2O N2H6+ + OH- K2= 7.6×10-15 氧化还原性 酸性溶液中强氧化剂，碱性溶液中是强还原剂 配位性 如 Co(N2H4)6Cl2 、 Fe(N2H4)2Cl2
氮族元素
2024/8/19
氮族元素课件
考考自已
能证明氮元素比磷元素非金属性强的事实是（ D ）
（A）氮气在常温下是气体，而磷单质是固体。 与分子间作用力大小有关，与元素非金属性强弱无关
（B）氮气在空气中不能燃烧，而磷在空气中能燃烧。 因氮气分子稳定性比磷强
（C）NH3 极易溶于水，而PH3 难溶于水。 与分子间的作用力有关
（D） NH3在空气中不可燃，而PH3可燃。 表明磷元素比氮元素更易与氧结合。
氮族元素
学会读书
请阅读课本165页至166页
重点掌握
⑴ 氮族元素在周期表中的位置及原子结构特点 ⑵ 氮族元素的相似性和递变规律 ⑶ 氮族元素的原子结构和性质间的关系
练习 与 思考
画出 7N 和15P 的原子结构示意图。 根据砷、锑、铋元素在周期表中的位置，画出它 们的原子结构示意图。
7N 15P 电子排布： 2,5 2,8,5
哪一种氮族元素有同素异形体？
磷 （有红磷、白磷等） 砷 （有灰砷等）
请注意区别同素异形体和同位素两个概念
怎样证明氮、磷、砷元素的非金属性逐渐减弱？
氮 N2O5 HNO3
酸
NH3
稳 定
磷 P2O5 H3PO4
性 减
砷 As2O5 H3AsO4 弱
PH3 AsH3
性 降 低
为什么氮、磷、砷元素的非金属性逐渐减弱？
+1
+2
+3
+4
N2O NO N2O3 NO2
+5
N2O5
-3
NH3
标出下列化合物中磷元素的化合价
+5
P2O5
+5
H3PO4
+3
PCl3
-3
第十六章 氮族元素(09年新修改)
最大配 4 6 6 6 6 位数 M2O3 酸性 酸性 两性 两性 碱性 NH3 PH3 AsH3 SbH33 BiH33 SbH BiH 氨 膦 胂 MH3 碱性减弱，稳定性下降
PCl5, NCl3, NH3 Li3N, Mg3N, Ca3P2 共价化合物 离子化合物
N与同族其他元素性质的差异： 与同族其他元素性质的差异： 与同族其他元素性质的差异
一种含N 一种含 2 配合物的结构
有助于N 有助于 2配位化合物稳定的因素
二.氮的氢化物 氮的氢化物
1. 氨 (NH3) ⑴ 结构： N：sp3杂化，三角锥形 ： 杂化，
..
N
H H
107.3o
H
制备： 实验室： ⑵ 制备： 实验室：
2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 CaCl 2 + 2H 2 O + 2NH 3 (g) →
H3C NH C H3 C 异肼 H3C C H3 C NH NH NH
（3）用途： ）用途： 联氨及其甲基衍生物CH 联氨及其甲基衍生物 3NHNH2和(CH3)2NNH2的主要 用途是做导弹、宇宙飞船飞行的火箭燃料。 用途是做导弹、宇宙飞船飞行的火箭燃料。
（4）联氨的制备： ）联氨的制备：
•老的方法： 老的方法： 老的方法 以次氯酸钠氧化氨(在氨过量的条件下 在氨过量的条件下)， 以次氯酸钠氧化氨 在氨过量的条件下 ，但仅能获 得肼的稀溶液。 得肼的稀溶液。 NaClO+2NH3===N2H4+NaCl+H2O •较新的方法： 较新的方法： 较新的方法 用氨和醛（或酮） 用氨和醛（或酮）的混合物与氯气进行气相反应合成 异肼，然后使其水解得到无水的肼。 异肼，然后使其水解得到无水的肼。
第16章--氮族元素
第16章氮族元素16-2请回答下列问题：（1）如何除去N2中少量NH3和NH3中的水气？（2）如何除去NO中微量的NO2和N2O中少量的NO?(1)答：将混合气体通人浓H2SO4便会除去N2中少量的NH3，而N2不溶于水或酸，将NH3通过生石灰便会除去少量的水气。
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4CaO+H2O=Ca(OH)2(2)答：将混合气体通过饱和的N a OH溶液，再经过干燥便可除去微量的NO2,NO不溶于水。
将混合气体通过亚硫酸亚铁溶液。
3NO2+H2O=2HNO3+NOFeSO4+NO=Fe(NO)SO416-3 答：‹1› NH3+H2O =NH4++OH--在H+传递过程中。
NH3得H+，而H2O失H+，所以H2O和质子（H+）之间的键能小于NH3和质子（H+）之间的键能。
‹2› CH3COOH=CH3COO-+ H+ 在水溶液中：存在H2O= H++OH- 在液氨中：存在NH3 =NH4++NH2-而氨比H2O对H+的键能大，因此在液氨中C H3COOH的电离也大，[H+]较大，酸性较强。
16-4 将下列物质按碱性减弱顺序排列，并给于解释。
NH2OH NH3N2H4PH3A s H3由于：NH3+H:OH ←→NH4++OH-K=1.77×10-5N2H4+H2O←→N2H5++OH-K1(298K)=8.5×10-7N2H5++H2O←→N2H62++OH-K2(298K)=8.9×10-16羟氨易溶于水，其水溶液是比肼还弱的碱。
(K=6.6×10-9)PH3微溶于水，其溶解度比NH3小的多，水溶液比氨水弱的多(K b=10-26)同一主族氢化和物从上倒下酸性逐渐增强，由于其负电荷数相同，半径增大，电子密度减小，因此根据K值得大小，便能够判断碱性强弱。
16-5 请解释下列事实：(1)为什么可用浓氨水检查氯气管道的漏气？答：由于浓氨水易挥发出NH3，NH3有还原性，能被强氧化剂Cl2氧化生成N2和HCl，生成的HCl通NH3生成白色小颗粒NH4Cl。
氮族元素精选教学PPT课件
2．最高价均为+5价，最高价氧化物通式为R2O5，对应水 化物通式为HRO3或H3RO4。
3．均有+3价化合物。其氧化物为R2O3，对应水化物为 HRO2或H3RO3。
4．气态氢化物通式为RH3。
特殊性 ：
1．氮元素最高价含氧酸写法为HNO3，其余为 H3RO4。
2．＋5价氮元素有较强氧化性，＋5价磷元素 则不显氧化性。
假如人生不曾相遇，我不知道自己有那样一个习惯，收集你的欢笑，收集你的感情，收集你的一切一切。 假如人生不曾相遇，我不能深刻的体会孤独和忧伤，有着莫名的感动，激荡着热泪盈眶的心情入眠。
假如人生不曾相遇，我不会保持着一个人的想象，即使这想象难免寂寞无奈，但我仍然坚持着这样的梦想。 假如人生不曾相遇，我怎会理解一个人的孤独是那样铭心，但却可以释放自我的彷徨与无助。含泪的沧桑，无限的困惑，因为遇见了你，才会有更深的意义。可为什么在爱的时候，总伴着淡淡的心伤？
3．氮元素的变价最多，其氧化物种类最多， 五种正价，但有六种氧化物。
（三）氮族元素的单质物理性质及递变规律
第一节 氮和磷
（一）氮的存在 1．
2．N2的工业制法： （1）物理方法：
（2）化学方法：
（二）氮气的物理性质： 无色无味，难溶于水，比空气稍轻。
（三）氮气的化学性质
2．氮气的化学性质
氮族元素
(一)氮族元素的名称符号及在周期表中的位置
氮族元包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、 鉍（Bi）五种元素，在周期表中位于VA族。
（二）氮族元素的相似性、递变性、特殊性
相似性
1．最外电子层上均有5个电子，能获得3个电子，在与 金属、氢气反应时显-3价，有氧化性，在与O2反应时显 正价，有还原性。
氮族元素
O N O 气态 N O
O
2. 亚硝酸及其盐 nitrous acid and nitrite
• HNO2极不稳定，只能以稀溶液存在于冷水中。
HNO2— N2O3 + H2O — H2O + NO + NO2
• HNO2的酸性比醋酸稍强: Ka = 7.1×10–4 • 亚硝酸盐比亚硝酸稳定得多，碱金属和碱土金属 的亚硝酸盐为稍带黄色的白色晶体，易溶于水。 但重金属的亚硝酸盐不太稳定。如AgNO2不到 100℃就分解了。 • 亚硝酸盐有毒，为致癌物质。
2. 亚硝酸及其盐
• 亚硝酸及其盐既具有氧化性又具有还原性，但 以氧化性为主。
AӨ(HNO2/NO) = 0.98V AӨ(NO3–/HNO2) = 0.94V
例 2NO2– + 2I– +4H+= 2NO + I2 +2H2O 2MnO4– + 5NO2– +6H+ = Mn2+ + 5NO3– +3H2O
硝酸及硝酸盐
⑵硝酸的性质
绝大多数金属可以同硝酸反应，有三种 情况:
① 发生钝化: Fe Cr Al 在冷的浓硝酸中钝化。 ② 被氧化成水合氧化物或含氧酸: Sn Sb W Mo可被浓硝酸氧化为水合 氧化物或含氧酸。 ③生成硝酸盐 其余情况下均生成硝酸盐
硝酸及硝酸盐
⑵硝酸的性质
• 硝酸的还原产物也比较复杂
• NH4+离子半径与K+、 Rb+相近，所以铵盐在晶 形、溶解性、形成复盐等方面与钾盐铷盐类似。
• NH4＋的鉴定
①气室法 用pH试纸检验加热碱性溶液所产生的气体 ② 用奈斯勒(Nessler)试剂 奈斯勒试剂为KI与 HgI2的 混合溶液加KOH的强碱性溶液，其中存在有[HgI4]2– 离子。
Chapter16 氮族元素
4. 叠氮酸 叠氮酸 分子式 HN3 ， 无色液体 。 ⑴ 分子结构 HN3 的分子构型及键联
关系如右图 N 1 sp 2 不等性杂化。
两个有单电子的 sp 2 杂化轨道和 H 、N 2 成 σ键。有孤对 电子的 sp 2 杂化轨道不参加成键，pz 有 1 个单电子。 N2 sp 等性杂化，和 N 3 、N 1 各成一个σ键，不参加杂 化的 pz 轨道有对电子，不参加杂化的 py 轨道有 1 个单电子。
4 3
。
叠氮酸分子的成键情况
叠氮酸根负离子成键的图示
请模仿叠氮酸分子对叠氮酸根负离子加以具体的说明。
⑵ 性质 N 3－ 也是一种拟卤离子。其性质类似于卤素离子。 ① 弱酸性 HN3 = H+ + N3－ Ka = 1.8 10－5 HN3 是氮的氢化物中唯一的酸性物质。 ② 稳定性 HN3 不稳定，受热爆炸分解 2 AgN3 = 2 Ag + 3 N2 Pb ( N3 )2 可以做雷管的引火物。 2 HN3 = H2 + 3 N2 Pb ，Ag 等叠氮酸盐不稳定，易爆炸
2. 氮气的制备 工业上分馏液态空气制 N2 。
制取高纯 N2 ，需将 N2 通过灼热铜网以除去 O2，通过
P2O5 除去 H2O ，之后储入钢瓶 。 储存 N2 的钢瓶是黑瓶黄字，储存 O2 的是蓝瓶黑字。 最危险的是 H 2 瓶，深绿色瓶红字。
实验室中制 N2，采用加热分解亚硝酸铵溶液的方法:
活泼金属的叠氮酸盐较稳定。
③ 难溶盐 Ag N3 ，Pb(N3)2 ，Hg 2(N3)2 均为难溶盐 。
三. 氮的含氧化合物
1. 氮的氧化物 ⑴ N2O
无色气体，有毒。分子构型为直线形。 N2O 与 N 3－ 是等电
氮族元素.ppt
高温高压
N2+3H2 催化剂
点燃
N2+3Mg
2NH3 （氧化性） 人工固氮
Mg3N2（氧化性）
N2+O2 放电 2NO （还原性）—自然固氮
游离态氮 (3)氮的固定：N2 根瘤菌
化合态氮
(4)制法： 分离空气 （氮气在空气中占78%） (5)用途：
3NO2 + H2O === 2HNO3 + NO
氮的氧化物---NO与NO2的性质比较
物性 毒性
NO
无色，刺激性气味
有毒（机理同CO）
NO2
红棕色，刺激性气味
有毒
与水 与O2 2NO + O2 = 2NO2
与O2、H2O 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
）
磷的化合物
1、五氧化二磷（P2O5） 物性：白色固体 ，有强烈的吸水性 、脱水性。作干燥剂
化性：P2O5 + H2O（冷水） ＝ 2HPO3 （剧毒）
P2O5 + 3H2O（热水）= 2H3PO4（无毒） 2、磷酸（H3PO4） 物性：无色透明晶体，有吸湿性，与水以任意比互溶。
化性：①是一种三元中强酸 ( 电离不完全 )
小结
NO
N2
NaNO2
NO2
N2O4
HNO3
SO3 NO I2 NO KOH
练习:不能将NO2和Br2蒸气区分开来的是( C )
氮和氮的化合物
2。性质（C级掌握）
（1）不稳定性：只要受到撞击立即爆炸而分解 2HN3==3N2+H2 △rHθ=-593.6kJ· mol-1 （2）弱酸性：为一元弱酸(K＝1.9×10-5)，与 碱或活泼金属作用生成叠氮化物。 HN3 + NaOH == NaN3 + H2O 2HN3 + Zn == Zn(N3)2 + H2 （3）氧化还原性：它既显氧化性又显还原性。 HN3的水溶液会发生歧化分解。 HN3 + H20 == NH2OH + N2 结论：氨及其衍生物性质比较（C级掌握） （1）碱性：NH3＞N2H4＞NH2OH＞HN3 （2）还原性：NH3＜N2H4＜NH2OH
从NH3到AsH3,随着中心原子半径 增大,电负性减小,A-H键极性越弱, 稳定性越差,与H+形成AH4+的能力 减弱,所以碱性减弱.
16-2-3 氮的含氧化物
一：一氧化氮（C级掌握）
1。作配体：因NO内存在孤电子对，可同金 属离子形成配合物，例如与FeSO4溶液形成 棕色可溶性的硫酸亚硝酰合铁(Ⅱ). FeSO4 + NO == [Fe(NO)]SO4
NH4+ + OH- == NH3 + H2O
B。化学性质
（1）都有一定程度的水解。
（2）对热不稳定：固态铵盐加热时极 易分解，一般分解为氨和相应的酸。
16-2.6:从下列的反应总结铵盐分解的规律 性（A级掌握） NH4HCO3 == NH3 + CO2 + H2O (NH4)2SO4 == NH3 + NH4HSO4 NH4NO3 == N2O + 2H2O
解:铵盐热分解的实质是NH4+把质子转移给酸 根的反应。和NH4+结合的阴离子碱性越强， 则铵盐的热稳定性愈差。若对应的酸有挥发 性而无氧化性，则分解产物为氨和相应的酸； 若酸是不挥发的，则只有氨挥发逸出，而酸 或酸式盐则残留在容器中；若相应的酸有氧 化性，则分解出来的NH3会立即被氧化为氮或 氮的氧化物，并放出大量热.
第16章 氮族预习提纲
第十六章 氮族元素预习提纲第16章 氮 磷 砷 锑 铋16.1 元素基本性质氮族(V A)：N, P, As, Sb, Bi 价电子构型：ns 2np 3 一、氮的成键特征和价键结构1、形成离子键2、形成共价键(氢键)（1）形成三个共价单键（2）形成一个共价双键和一个共价单键 （3）形成一个共价叁键（4）N 原子还可以有氧化数为+5的氧化态 3、形成配位键N 与同族其他元素性质的差异（1） N －N 单键的键能反常地比第三周期P －P 键的小。
（2） N 易于形成p —p π键(包括离域π键)，所以，N ＝N 和N ≡N 多重键的键能又比其它元素的大。
（3） 在共价化合物中，N 最多只能形成4个共价键，也即N 的配位数最多不超过4。
而P 、As 由于有可利用的d 轨道，配位数可扩大到5或6，如PCl 5(sp3d 杂化)和[PCl 6]-(sp 3d 2杂化)。
应当提及的是，在氮的某些含氧化合物中，由于N 的一对2s 电子参与了价键的形成如,N 虽表现出+V 氧化态，但配位数仍未超过4 。
（4） 和O 、F 相似，N 也有形成氢键的倾向，但是H －N …H 键的强度比H －O …H 键要弱。
二、氮元素的元素电势图 16.2 氮和氮的化合物 一、 氮氮气是无色、无臭、无味的气体。
沸点为 -195.8°C 。
很难液化，微溶于水。
常温下化学性质极不活泼，加热与活泼金属Li ，Ca ，Mg 等反应生成离子型化合物。
1、物理性质和制备实验室里制备少量氮气常用方法：加热饱和的亚硝酸钠和氯化铵的混合溶液： NH 4Cl+NaNO 2===NH 4NO 2+NaCl NH 4NO 2===N 2↑+2H 2O 少量氮气常用方法还可以利用：（1）(NH 4)2Cr 2O 7加热分解： (NH 4)2Cr 2O 7 ＝N 2↑+Cr 2O 3+4H 2O （2）NH 3通过红热的CuO ： 2NH 3+3CuO ＝3Cu+N 2↑+3H 2O （3）NH 3通入溴水： 8NH 3+3Br 2 ＝N 2↑+6NH 4Br （4）极纯的N 2(光谱纯)可由叠氮化钠NaN 3加热分解得到：NaN 3=Na(l)+N 2↑NP As Sb Bi +5 +5 +5 (+5) +3 +3 +3 +3 氧化态 +5 | -3 -3 -3 (-3)最大配位数4 6 6 6 6M 2O 3 酸性 酸性 两性 两性 碱性 酸性增加 MH 3稳定性下降B ． MO Li~N ：E 2 p – E 2s < 15eV ，较小， 2s 与2p 线性组合成分子轨道，使 Li 2 ~ N 2 : E (σ2px ) > E (π2p ) N 2分子轨道式：N 2 [KK (σ2s ) 2 (σ2s *)2 (π2py , π2pz )4, (σ2px )2] 键级 =（8-2）/ 2 = 3对比 ：O 2、F 2、Ne 2: E (σ2px ) < E (π2p )2．分子结构A ． VBN 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 1 |σ |π |π N 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 1即： : N ≡ N : 1 σ + 2 π3、化性二、 氮的氢化物1、氨 (NH 3 )N ：sp 3杂化 （1）结构：三角锥形 （2）物理性质 无色，刺激味气体, 极易溶于水，常压下很易被液化，液氨可做制冷剂、溶剂。
《氮族元素》PPT 人教课标版
（三）氮族元素的单质物理性质及递变规律
第一节 氮和磷
（一）氮的存在 1．
2．N2的工业制法： （1）物理方法：
（2）化学方法：
（二）氮气的物理性质： 无色无味，难溶于水，比空气稍轻。
（三）氮气的化学性质
2．氮气的化学性质
8．作为最深层次的认同，文化的认同 在维护 民族团 结和和 睦之中 具有最 根本的 作用， 因此就 要建设 好各民 族共同 的精神 家园， 培养中 华民族 的共同 体源中心制作
2003.10
1．城市发展论坛的与会专家普遍认为 ：我国 城镇化 研究主 要集中 在预测 城镇化 速度和 趋势上 ，而对 城镇化 过程中 公共政 策的负 面影响 则明显 被忽视 。
2． 这个高台光滑突兀，陡峭高矗，十分危 险。听 老人们 说，这 个高台 从来就 没行人 能上去 过，上 去的人 从来就 没有能 活着回 来的。
4．有关混合气体（NO2、NO、O2等）与水反应的 计算
（l） NO2 、 NO （或N2）混合气体溶于水，一般 利用：
3NO2+H2O=2HNO3+NO 方程式 用差量法计算。
（2）NO2、O2的混合气体溶于水的计算，先分段 讨论
①若O2过量，只用总方程式 4NO2+O2+2H2O=4HNO3计算
2．最高价均为+5价，最高价氧化物通式为R2O5，对应 水化物通式为HRO3或H3RO4。
3．均有+3价化合物。其氧化物为R2O3，对应水化物为 HRO2或H3RO3。
4．气态氢化物通式为RH3。
特殊性 ：
1．氮元素最高价含氧酸写法为HNO3，其余 为H3RO4。
无机化学_16氮族
（2）还原性——主要作为还原剂 2 NH2OH + 2 AgBr === 2 Ag + N2 + 2 HBr+ 2 H2O 2NH2OH + 4 AgBr === 4 Ag + N2O +4 HBr +H2O ★(3)弱碱性(一元碱) NH2OH+H2O=NH3OH++OHK=6.610-9 碱性强弱比较： NH3 > N2H4 > NH2OH
解1200体积的氨,一般市售浓氨水的 密度是0.91 g.cm-3，含NH3约28%
偶极矩较大 ,介电常数较大。 液氨是极性溶剂，它可以溶解碱金 属形成蓝色溶液，
化学与环境工程系
氮族元素
氨的制备
工业制法
300~700105 Pa N2+3H2 ======== 2NH3 Haber F. 获1916年诺贝尔奖 (NH4)2SO4 (s) + Ca(OH)2 (s) == CaSO4 (s) + 2 NH3↑+ 2H2O
NO是中性氧化物，无色气体，微溶于水，空气中 极易与氧气反应生成棕色的NO2: 2NO（无色）+O2==2NO2（棕红色）
化学与环境工程系
氮族元素
3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2 NO2↑+ 2 H2O
NO2
NO2是红棕色有刺激性气味的气体，有毒， 低温时易聚合成二聚体N2O4： N2O4 == 2NO2 △H0＝57KJ·mol-1
化学与环境工程系
氮族元素
第一节 氮族元素概述
氮族(VA)：N，P，As，Sb， Bi
《氮族元素》课件
03
氮族元素的重要化合物
氮的化合物
01
02
03
氮的氧化物
一氧化氮、二氧化氮、三 氧化二氮等，是大气的主 要污染物之一，对人类健 康和生态环境造成危害。
氮的氢化物
氨气和联氨等，是重要的 化工原料，可用于合成化 肥、药物等。
氮的卤化物
氯化铵、溴化铵等，是重 要的无机盐，可用于制造 炸药、染料等。
氮族元素的绿色合成方法研究
绿色氢化物合成法
利用氢化物作为还原剂，在温和条件 下合成氮族元素化合物，具有节能、 环保、高效等优点。
生物合成法
利用微生物或酶催化，将氮气转化为 氮族元素化合物，具有可持续性和环 境友好性。
氮族元素在新能源领域的应用研究
燃料电池催化剂
氮族元素化合物如铂、钯等具有良好的电化学活性，可用作燃料电池的催化剂，提高电 池性能。
3
金属表面处理
氮族元素化合物可以用于金属表面处理，如镀锌 、镀铬等，可以提高金属的耐腐蚀性和美观度。
05
氮族元素的未来发展
氮族元素的新材料研究
氮化物陶瓷
氮化物陶瓷具有高硬度、高熔点、高 化学稳定性等优点，在高温、耐磨、 耐腐蚀等领域有广泛应用。
氮化物薄膜
氮化物薄膜具有良好的光学、电学和 力学性能，在光电器件、传感器、太 阳能电池等领域有潜在应用。
磷的化合物
磷的氧化物
五氧化二磷和三氧化二磷 等，是制备磷酸和磷肥的 重要原料。
磷的氢化物
磷烷和磷化氢等，是制备 磷化合物的重要中间体。
磷的卤化物
氯化磷和溴化磷等，可用 于制备有机磷农药和染料 等。
砷的化合物
砷的氧化物
第十六章氮族元素
16-2 氮和氮的化合物
16-2-1 氮
工业上生产氮一般是由分馏液态空气在 15.2MPa (150atm)压力下装入钢瓶备用。或做成 液氮存于液氮瓶中，实验室里备少量氮气。如: NH4Cl(s)+NaNO2(饱和)===NH4NO2+NaCl NH4NO2===N2+2H2O 产物中有少量NH3、NO、O2和H2O等杂质， 可设法除去。 (NH4)2Cr2O7===N2+Cr2O3+4H2O 2NH3+3CuO===3Cu+N2+3H2O NaN3===Na(l)+N2(可得到很纯的氮)
氨的主要化学性质有： 1、还原性 常温下，氨在水溶液中能被Cl2、H2O2、KMnO4等 氧化,例如： 3Cl2+2NH3===N2+6HCl 若Cl2过量则得NCl3。 3Cl2+NH3===NCl3+3HCl 2、取代反应 取代反应是氨分子中的氢被其它原子或基团所取代: HgCl2+2NH3===HgNH2Cl↓(白色)+NH4Cl
16-2-3
氮的含氧化合物
二、亚硝酸及其盐 将等物质的量的NO和NO2混合物溶解在冰水中 或向亚硝酸盐的冷溶液中加酸时，生成亚硝酸： NO+NO2+H2O===2HNO2
NaNO2+H2SO4===HNO2+NaHSO4
16-2-3
氮的含氧化合物
亚硝酸，淡灰蓝色、很不稳定，仅存在于冷 的稀溶液中，微热甚至冷时便分解为NO、 NO2和H2O。 亚硝酸是一种弱酸，但比醋酸略强， HNO2H++NO2- Ka=5×10-4(291K) 亚硝酸盐，特别是碱金属和减土金属的亚硝 酸盐，都有很高的热稳定性。 NaNO3===NaNO2+O2 Pb+KNO3===KNO2+PbO
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电子层
K
2
L K
8 2
第 VA
13 Al 铝 31 Ga 镓 49 In 铟 81 Tl 铊
M L K N M L K O N M L K P O N M L K
8 8 2 8 18 8 2 8 18 18 8 2 8 18 32 18 8 2
族
本章要求
1、掌握氮和磷的单质及其氢化物、卤化 物、氧化物含氧酸及其盐的结构、性质、制 备和应用。 3、了解砷的重要化合物的性质和应用。
Cu 4HNO3 (浓) Cu(NO3 ) 2 2NO2 2H 2O
3Cu 8HNO3 (稀) 3Cu(NO3 )2 2NO 4H 2O
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
活泼金属 4Zn 10HNO3 (较稀) 4Zn(NO3 )2 N2O 5H 2O （HNO3浓度约2mol.L-1）
非金属
VA
7 N 氮 15 P 磷 33 As 砷 51 Sb 锑 83 Bi 铋
VIA 8 O 氧 16 S 硫 34 Se 硒 52 Te 碲 84 Po 钋
VIIA 9 F 氟 17 Cl 氯 35 Br 溴 53 I 碘 85 At 砹
0 2 He 氦 10 Ne 氖 18 Ar 氩 36 Kr 氪 54 Xe 氙 86 Rn 氡
4Zn 10HNO3 (很稀) 4 Zn(NO3 )2 NH4 NO3 3H 2O
（HNO3浓度< 2mol.L-1）
性质二：热不稳定性 4HNO3 = 4NO2+O2+2H2O
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
（2）硝酸盐 性质一：氧化性 水溶液在酸性条件下才有氧化性，固体常温 稳定在高温时有氧化性。 性质二：热稳定性差
/ V 0.96 A
-0.28
0.56
第十六章
3
氮 磷 砷
3 3 4
§16.1 元素的基本性质
3 4 3 4
BiO NO SbO AsO PO
由于Bi(V)存在惰性电子对效应，其氧化性明显 增大，在同族最高氧化态含氧酸根中氧化性最强。
而N(V)由于不存在空的价层d轨道，N-O键不存在 d-p配键使其强度减弱，即N-O键易断开而氧化性明 显增强。
用于鉴定 NO- 离子 2
亚硝酸盐的还原性： 2NO2-+O2 = 2NO3-
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
为什么稀HNO2能使淀粉KI溶液变蓝，而稀HNO3却 不能？ 反应动力学研究证明HNO2是一个快速氧化剂。 稀HNO3 是强酸，溶液中主要以NO3-离子存在，浓
度越稀，其氧化性越弱。
K ~ Na
Mg ~ Cu
673 K 2 KNO3 2 KNO2 O2
473 K 2 Pb( NO3 )2 2 PbO 4 NO2 O2
482 K Cu以后 2AgNO3 2Ag 2 NO2 O2
硝酸盐受热分解的产物与阳离子的极化能力有关.
第十六章
检查氯气管道是否漏气 2 铵盐 热稳定性差 NH4+盐的性质类似于碱金属盐类。
NH OH NH 3 H 2O 4
铵盐的热分解反应实质是质子的转移。 和NH4+结合的阴离子碱性越强，该铵盐对热越不稳定。
NH4F －NH4I的热稳定性的顺序递增。
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
3K [Co(NO 2 ) 6 ]3 K 3[Co(NO 2 ) 6 ] 黄色
用于鉴定K 离子
＋
性质五：热稳定性 具有很高的热稳定性，有毒，是致癌物质。
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
4. 硝酸及盐
（1）硝酸 性质一：强氧化性 硝酸几乎可以氧化所有的金属：
S+6HNO3 （浓） H 2 SO4 6NO2 2 H 2 O C 4HNO3 （浓） CO 2 4 NO2 2 H 2O
第十六章 氮 磷 砷
§ 16.1 元素的基本性质
§16.2 氮和氮化合物
§16.3 磷及其化合物 §16.4 砷
第16章
第6题 第12题
第552页
第20题 第22题
第14题 （1、3、5、10、12）
第17题 第23题
金属
IIIA 5 B 硼 IVA 6 C 碳 14 Si 硅 32 Ge 锗 50 Sn 锡 82 Pb 铅
16.2.3 氮的含氧化合物
1 NO N原子 2p
2s 2p
sp杂化
N
O
O原子
奇电子分子 配位性
NO+FeSO4 = [Fe(NO)]SO4
鉴定反应“棕色环实验”显色基础
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
2 NO2
2p
2s sp2 p
NO O2 2NO（红棕色） 2
423K
261.8K 413K
Hg
NH 2[HgI 4 ]2 4OH [O 4 NH 2 ] I(s) 7I 3H 2O
Hg
红褐色
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
3 联氨（ “肼” NH2-NH2 或 N2H4）
使N—N键的稳定性降低，因此N2H4比NH3更不稳 定，加热时便发生爆炸性分解 N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
16.2 氮和氮的化合物
16.2.1 氮的单质
由于常温下化学性质极不活泼。随着温度升高， 氮的化学活泼性增强。
16.2.2 氮的氢化物
1. 氨 液氨有溶解碱金属、碱土金属等活泼金属的特 性，生成的稀溶液均呈淡蓝色。 M+ n NH3 ＝ [M(NH3)x]+ + [e(NH3)y]- (n=x+y)
A A
N2 H 5 N2
NH 4
1.27V
B N H
2
4
NH 3
0.1V
N 2 H5
0.23V
B N
2
N2H4
1.15V
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
强还原性
N2 H 4 4 AgCl 4 Ag N 2 4HCl
二元弱碱：NH3>N2H4 4 羟胺 (NH2OH) 碱性介质中强还原性
由实验可知在浓度小于2mol.L-1情况下， NO3-失 去氧化性。 HNO2是弱酸，溶液中主要以HNO2使分子存在， 已知酸分子的氧化性大于酸根离子。
5NO-2 2MnO-4 6H 5NO3 2Mn 2 3H 2O
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
性质四：配位性
熔点最低。
第十六章
氮 磷 砷
§16.1 元素的基本性质
砷是金属晶体。金属键 随半径的增大而减弱， 故锑铋的熔点又越来越小。 砷在614 C升华，气相中存在四面体As4分子。 2 N易于形成p-pπ键，所以N=N和N≡N的键能又比 其他元素的大。氮分子比其它任何双原子分子都稳 定。
第十六章
氮 磷 砷
第十六章
氮 磷 砷
§16.1 元素的基本性质
16.1 元素的基本性质
1 氮族元素单质的熔、沸点
N P 元素 单质的熔点/C -210 44 As 817 Sb 631 Bi 271
单质的沸点/C -196 280 614(升华） 1587 1564
氮和磷的单质(N2和P4）均为分子晶体,熔点较低， 而双原子分子N2的半径远比四面体分子P4小， N2的
N的氧化数为-1
2NH2OH 2AgBr 2Ag N2 2HBr 2H2O
NH 2OH N 2 H 4 NH 3
碱性
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
5 叠氮酸 (HN3)
2p sp2 p
2s
2s
2p
p
sp
HN3
N3-
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
NO NO 2 H 2 NO2 H 2O
方法三,加入AgNO3溶液，有黄色沉淀的为NaNO2
3
2
Ag NO AgNO2
2
HgCl2 2 NH 3 Hg ( NH 2 )Cl NH 4Cl
4 NH 3 COCl CO( NH 2 )2 2 NH 4Cl
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
氧化还原反应
Cl2过量 3Cl2 NH 3 NCl3 3HCl NH 3过量 3Cl2 8 NH 3 N 2 6 NH 4Cl
易挥发且无氧化性酸形成的铵盐：
Δ NH 4Cl NH3 (g) HCl(g)
不挥发且无氧化性酸形成的铵盐：
(NH 4 )3 PO 4 3NH 3 (g) H3PO 4
Δ
氧化性酸形成的铵盐： NH 4 NO3 Δ N 2O 2H 2O N2+O2 加入奈斯勒试剂 （K2[HgI4]的KOH溶液）：
K a 6.0 104
酸性比醋酸强：
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
性质三：亚硝酸及盐的氧化还原性
A B
NO3 0.94 HNO 2 0.99 NO NO3 0.01 NO -2 0.46 NO
氧化性 还原性
2HNO 2 2I - 2H 2NO I 2 2H 2O